IBM System Networking SDNと全体最適化

© 2014 IBM Corporation

IBM System Networking

IBM SDNによるリソースの全体最適化

2014年 2⽉21⽇⽇本アイ・ビー・エム株式会社x/Pure セールス事業部ビジネス開発⽜尾愛誠



ビジネス機会に迅速に対応できますか？

著名⼈がSNSで商品を紹介

ターゲット顧客の確定/特設Webサイトの開設/キャンペーンの実⾏

Webサイトでのオーダー（モバイル）

お客様へのアフター・ケア

ビッグデータ・アナリティクスでソーシャルメディアの情報を検知

在庫を確認し、最適な価格を設定し適切なプロモーション⽅法を策定

店舗への発注情報送付

お客様への商品発送

手作業で実施されている現在のワークロード環境

⼿作業･専⾨知識

異種混在な計算ノード、ネットワーク、ストレージ

特定⽤途向けアクセラレーター計算ノード

⼤容量メモリー・⾼速ネットワークを備えた計算ノード

⼩規模汎⽤プロセッサー計算ノード

グラフィックス⽤プロセッサー計算ノード

ビジネス・アプリケーション

アナリティック

Webコラボレーション

DBトランザクション

-受発注処理-在庫確認

-SNS分析-ターゲット顧客の確定

-特設Webサイト-発注情報の送付

現在のシステム

ソーシャルモバイルビッグデータクラウド



多様なワークロードに対応するために

.

ワークロードの抽象化処理パターンと、

機能要件、⾮機能要件に基づき抽象化

ワークロードとリソースのマッピング要件に基づきワークロードに適切なリソースを割り当て、

動的、⾃動的にインフラとワークロードをオーケストレーション

継続的な最適化⾃律的にワークロードの成果を最⼤化するために

システムを継続して再構成

3

リソースの抽象化異種混交リソースとシステム構成要素を

柔軟に抽象化

IBMの提唱するSDE (Software Defined Environment)



4

Now

データセンターネットワーク

Storage I/Oデータ流入

Big Data発生

Deployment要迅速化

Workload要最適化

クラウド時代のデータセンターネットワークの特徴

①サーバー仮想化の広がりと高密度化 ②トラフィックパターンのE-W化

③多様で大量な爆発的データ発生

IDC Japan as of Apr 11, 2013



5

クラウド時代のデータセンターネットワークの稼働要件

⾼価でインテリジェントなネットワーク機器を分散配置した物理ネットワーク

VLAN数などの既存の物理ネットワークの制限を前提に設計された柔軟度の低いネットワーク

全て事前に設計/テストされ、導⼊時に決定、⼿動による変更が必要な、固定的かつ静的なネットワーク

従来型ネットワーク現在求められるネットワーク

スモールスタートや迅速なデプロイメント、動的ネットワーク変更、⾃動化が⽇常的に存在する動的なネットワーク

機器の物理属性が抽象化され、機器特性に拘束されないスケーラブルな柔軟性の⾼いネットワーク

安価に機能のデプロイメントが可能な、資源のプール管理を実現する、集中管理型の仮想ネットワーク

開発

ビジネスＩＴ職人芸的な構築スタイル



SDN (Software-Defined Networking) とは

6

ネットワーク機器

従来型ネットワーク管理機能、制御機能、データ転送機能を全

て保有したインテリジェントな機器これらの機器が相互接続され、⾃律分散的

に機能、ひとつのネットワークを構成

管理機能

制御機能

データ転送機能

上位アプリケーション

API

管理機能、制御機能と、データ転送機能（データプレーン）の分離によるデータ転送機能の仮想化・プール化

コントローラによる管理機能、制御機能の⼀元管理

上位アプリケーションと連携可能なAPI

SDN

コントローラ

管理機能

制御機能

データ転送機能

管理機能

制御機能

転送機能

管理機能

制御機能

転送機能

管理機能

制御機能

転送機能

管理機能

制御機能

転送機能

制御プロトコル



SDN技術のもたらした⾰新的価値とは

仮想化の⾰新

管理の⾰新

管理のシンプル化

管理の⾃動化

管理の最適化

プール管理化

リンクアグリゲーションｃ（LAG）

スタッキング

Virtual LAN（VLAN）

Virtual Fabric

仮想ネットワーク、物理ネットワークの横断的なネットワーク全体を掌握するグローバルビューの獲得と、プログラムによる管理の⾃動化が可能。迅速な応答性の実現。

マルチベンダー環境でも標準化されたプロトコルでネットワーク機器を集中管理。個々の機器の設定作業からの解放

既存ネットワークの論理的制約（STP、TAG VLAN数、etc.）からの解放。

外部（ビジネス、アプリケーション、ソフトウェア)からの要求や内部的な要因（機器障害等）に応じて、ネットワークを全体として動的な柔軟な最適化が可能に。

CD

MM

CD

CD

CD

CD

CD

MM MM

MM

MMMM

機器ごとの構成定義作業と管理

CD

M

CD

CD

CD

CD

CD

M M

M

MM

プログラム性のない閉じた装置の集合

D

D

D

D

CCD

D

MCC

CC

CC CC

CC

M

M

M

M

M

機能層毎に複雑なプロトコルに拘束された自律分散システム

管理の最適化



SDNの導入における懸念点

0% 10% 20% 30% 40% 50%

スキルのある人材がいない

問題が発生した時に原因特定が

難しい

どのようなパフォーマンスが出るか

予想がつかない

どのような技術が標準になるか

不透明

導入に高いコストがかかる

サポートできるベンダー／SIerが

いない

現在のシステムの運用体制を変

えなければならない

複数回答N = 54（SDN導入を検討している企業）

Source: IDC Japan , Japan Prediction 2014 「「Software-Defined」によってニュートラル化がすすむITインフラ市場での競争」

SDN技術の導⼊における課題

IDC Japan Prediction 2014

• 多くのベンダーからSDIに関連した戦略や製品が発表されるが、コンセプトや実現レベルは各様であり、ユーザー企業に混乱が⽣じる。

ユーザー主導によるOpenFlowプロトコルの標準化を介して、SDN技術の価値とビジネスへの適用を推進する団体。

テクノロジーリーダー主導による、実用に耐えうるSDNのコアテクノロジーの整備とユースケースの集積を介して、SDN技術のより広範で急速な普及を推進する団体。



0

100

200

300

400

500国内SDNエコシステム市場予測

（億円）

2013 2014 2015 2016 2017

Source: IDC Japan , Japan Prediction 2014 「「Software-Defined」によってニュートラル化がすすむITインフラ市場での競争」

IDC Japan Prediction 2014

• 2014年からSDNエコシステム市場(HW,SW,サービスで形成された市場)は成⻑期に突⼊し、⼤きく拡⼤する。

• クラウドサービスプロバイダーにおいて検証と実装が進む。

• 異なるアーキテクチャーの複数のSDNエコシステムが形成され、成⻑する。

• ネットワークインフラの主導権争いソフトウェアvs ハードウェア。

ネットワークインフラにおけるエコシステム市場の動向予測



原則的に

クラウド事業者の

プライベートクラウド

20.8%

原則的に

パブリッククラウド

14.1%クラウドとオンプレミ

スのそれぞれのメ

リットを勘案し、最適

な方法で構築

34.1%

原則的にオン

プレミス

30.9%

新規システムの構築方法の需要動向(n=4,599)

Source MM総研（2013年8月28日）http://www.m2ri.jp/newsreleases/attention.html

クラウドサービス連係、特にOpenStack対応の必要性

Source： http://www.qyjohn.net

クラウドコントローラ別コミュニティーへの累積参加者数

クラウドコントローラ別のGitシステムへの月別コミット数

クラウド市場規模・予測



SDN 技術の選択のディレンマ”いつ･何を選択すべきか？

• 異なるSDN技術の乱⽴• さまざまなSDN技術、さまざまな製品の登場• ベンダー固有技術への依存、ロックインのリスク

• サーバー仮想環境への対応• マルチ・ハイパーバイザーへの対応の必要性

• 共通⾔語化しているIaaSソリューションとの連携• 上位アプリケーションやクラウドサービスとの連動の必要性

• FW,LB,侵⼊検知など、ネットワーク･サービスとの連携



12

クラウド化の進展における、SDNの稼働要件

ネットワーク･サービスとの連携ベンダー固有技術のロックイン

様々なSDN技術の登場マルチ・ハイパーバイザー対応クラウド・コントローラー連動

Unified

Open

Optimized

オープン・スタンダードの推進・活⽤• 標準化団体やコミュニティー活動やその成果物に基づく、ベンダーロックイン回避• IaaSの共通⾔語である、OpenStack準拠のクラウド・コントローラーと連携性• 多様なネットワーク・ソリューションとの連携によるエコシステムの構築

様々なネットワーク仮想化技術の⼀元管理・制御• OpenFlowやOverlayなど、異なるSDN技術の抽象化• ハイブリッド・ハイパーバイザー環境対応• 単⼀の管理コンソール機能と単⼀のAPIによるシンプルな制御機能

多様なSDN技術や管理モデルを有効活⽤する全体最適化• 個々のSDN技術の特性を有効活⽤したリソースの最適化• 異なるSDN技術の⽔平、垂直統合における全体最適化• アプリケーションの認識する⾼度なサービス性

SDN フレームワーク



SDNの実装モデルとIBMソリューション・ラインナップ

Hop-by-Hopモデル

Overlayモデル

G8264 (10Gb)

ProgrammableNetwork Controller

SDN VE VMware Edition2011

20132014

SDN VEVMware / KVM Edition

OpenFlowスイッチ

OpenFlowコントローラ

OpenFlowスイッチG8052 (1Gb)G8264T (10Gb)G8316 (40Gb)EN4093 (10Gb）

※G8264/G8316 はOpenFlow 1.3に準拠しています。

オーバーレイ・コントローラ

ユニファイド・オーバーレイコントローラ

13

2012

UnifiedコントローラーIBM SDN VE

KVM / VMware Edition

OpenFlow Edition

New



14

IBM SDN VE ファミリー

OpenFlow Edition KVM Edition VMware Edition

New New Update

OpenDaylightの成果物をベースとした、業界初の商⽤OpenFlowコントローラ。

OpenFlow 1.0 準拠(2014年２⽉現在）の、物理および仮想スイッチをサポート。

IBMがOpenDaylightに提供したエッジオーバーレイ型の集中管理、分散型仮想オーバーレイ(DOVE)技術をベースとした、KVM⽤Overlayコントローラ。

KVM⽤仮想スイッチのエクステンション。

VMware⽤Overlayコントローラと、DOVE技術をビルトインした仮想スイッチ（ 2013年6⽉発表）を同梱。

新たにUnifiedコントローラー機能を追加



15

IBM SDN for Virtual Environmentsの機能構造

マネージメント・プレーン（管理機能）

コントロール・プレーン（制御機能）

データ・プレーン

（転送機能）

Unified ControllerOpenFlow

Hop-By-Hopコントローラ

Overlayコントローラ

OpenFlow対応機器

OpenFlow仮想スイッチ

OpenFlowプロトコル

KVM仮想スィッチ

DOVEプロトコル

VMware仮想スィッチ

SDN VE 製品アーキテクチャ

DOVE: Distributed Overlay Virtual Ethernet

Unified Northbound API Unified Northbound API

2013年6⽉発表

2014年1⽉発表



異なるSDN実装モデルを統合、単⼀的に管理

Hop‐by‐Hopモデル

Unifiedコントローラー

Hop-by-HopモデルとOverlayモデルといった、異なるSDN技術を抽象化し、単⼀の統合されたマネジメント・プレーンで、⼀元管理します。

Unified

ファイアウォール

侵⼊検知負荷分散

モニタリング

Overlayモデル

仮想スイッチ間トンネリング

Unifiedコントローラ



Overlay

192.168.10.x/24


Unified

ハイブリッド・ハイパーバイザー環境をサポート異なるハイパーバイザー環境を、単⼀のオーバーレイ・ネットワークで統合的に接続し、⼀元管理します。


侵⼊検知負荷分散

モニタリング

192.168.10.x/24192.168.10.x/24

オーバーレイ・ファブリック


IBM System NetworkingOpen

Open

オープンなAPIの使⽤、スタンダードへの準拠オープンなAPIやスタンダードに準拠した仕様を採⽤し、ベンダーロックインや、SDN技術のセグメント化を回避します。

Powered by OpenDaylight

SDN VEのOpenFlow制御機能は、OpenDaylightコントローラをプロトコル・エンジンとして利⽤して開発した、業界初のオープンな商⽤OpenFlowコントローラ。

SDN VEのオーバーレイ制御機能は、IBMがVXLANプロトコルをもとに⾼可⽤性のある集中管理モデルとして実装し、OpenDaylightに寄贈した分散オーバーレイ技術(DOVE)をビルトイン。

OpenStack連携

NFVにおいてETSI標準たることの前提でもあり、いまやIaaSの共通⾔語/Hubとしての役割を担っているOpenStackと、NEUTRONAPI 2.0を介して連携。

SDN標準プロトコルOpenFlow1.0に準拠

SDN VEのFCS版はOpenDayightファーストリリースHydrogenを利⽤しており、OpenFlow1.0に準拠。（年内に、OpenFlow1.3に準拠予定）




SDNソリューションエコシステムOpen

SDN VE


Neutron APIRESTful API

Unified Northbound API

OpenFlowネットワーク

変更削除

ネットワーク抽象化

ネットワークの作成作成

SoftwareDefinedStorage

SoftwareDefined

Compute

SoftwareDefinedNetwork

NOVA Cinder/Swift Neutron

DOVEOpenFlow

Overlayネットワーク

負荷分散


侵⼊防御

ルータ/オプティカル

WAN⾼速化

通信モニター

ネットワーク・サービス

Neutron API 2.0を介して、OpenStack準拠の、⼀般的なIaaSコントローラのオーケストレーション機能と連携します。

オープンなノースバウンドAPIを介して、他社ネットワークソリューション、仮想アプライアンスなどの稼働サポートし、 SDN VEプラットフォームを構築します。




Overlayモデル

仮想スイッチ間トンネリング

Hop‐by‐Hopモデル


フロー毎の柔軟な制御SDN対応機器に置き換え要

既存の資源活⽤

フロー毎の制御

Hop-by-Hop メリット・デメリット

Overlay メリット・デメリット

各SDN技術には⻑所・短所があり、IBM SDN VEは、⽔平的、あるいは、垂直的に、適材適所でSDN技術を組み合わせることにより、ネットワークサービスとしての、リソースの全体最適の追求をサポートします。

Optimized

⻑所短所のあるSDN技術の組み合わせによる全体最適Unifiedコントローラ



Optimized

個別SDN技術での資源特性を有効活⽤する最適化

Key=DstMac+VLANAction=outport(port)

OpenFlowテーブルアブストラクション

Y N

FDB１２８K

TCAM１K

Flow追加

ファームウェア

プロセッサー

IBM SDN VEのOpenFlowコントローラは、 SPARTA (Scalable Per Address RouTing Architecture)により、OpenFlowネットワークの資源特性を有効活用します。

SPARTA• 宛先ホストへの経路を、DMACとVLAN定義ベー

スのツリー構造としてトポロジー管理• Flowのプロアクティブ設定

• 宛先ホストの検出を契機として、到達経路をツリートポロジーで⾃動計算し、Flowを配布。

SPARTAによる資源最適化の意味

• OpenFlowハードウェアスイッチのスケーラビリティー問題への対応

• ハードウェアスイッチ上の、⽐較的⼤きな資源であるL2テーブル（FDB)を有効活⽤。

• ポリシー設定は、エッジスイッチを対象。• 最短経路管理と、エッジスイッチにて到達

経路（ツリートポロジー）間での重複回避による、ロードバランス制御

Host A Host B

Host Bへの経路

Host Aへの経路

エッジスイッチ

OpenFlow ファブリック



22

フローの複製とリダイレクション・サービス

X X X

v - switch

p - switch

VSW1 VSW3 VSW4

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6

XXX XXX XXX

v - switch

p - switch

VM1MAC1/10.1.2.5

VSW1 VSW3 VSW4

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6

Server1MAC4/10.1.2.7

VM3MAC3/10.1.3.5

VM2MAC2/10.1.2.6

アプリケーションアプリケーションアプリケーション監視ステーション

Flow 1: VM1からVM2へのデータトラフィック

SW5 における監視ステーションVM3向けのFlow 1の複製

22

SDN-VE @SDN-VE-Controller (config)# tenant id e7d94f84e3234e799816cb1c6ed51ade SDN-VE @SDN-VE-Controller (config-tenant-..1ade)# monitor add name mymonitor mode replicate src-ip 10.1.2.5 ¥dest-ip 10.1.2.6 replica MAC3SDN-VE @SDN-VE-Controller (config-tenant-..1ade)# monitor start name mymonitor

IBM SDN VEのOpenFlowコントローラは、送信先SIP、送信元DIP、複製先の位置情報をもとに、ホップ数を指標として使用するなどして、理想的な複製スイッチを自動的に選択します。

Optimized OpenFlow ファブリック



23

ネットワーク・サービス・チェーニングの柔軟な運⽤

仮想ネットワーク 1

物理インフラ層

オープンなノースバウンドAPIを介して、パートナー様やIBMが提供する、仮想資源あるいは物理資源からなる、FW, LBなどのネットワーク・サービス・チェーニング・エレメントを、SDNプラットフォーム上のサービスとして、適材適所で、柔軟に運⽤できます。



GW

IBM SDN VESDNソリューションパートナー

外部ネットワーク

負荷分散


侵⼊防御


WAN⾼速化

通信モニター

SDNソリューション

Optimized Unified コントローラ



プライベート・クラウドオンプレミス

パブリック・クラウドオフプレミス

ハイブリッド・クラウド

SDN

KVM環境

VMware環境

Hyper-V環境

Unified SDN プラットフォームのもたらす効果

負荷分散


侵⼊防御


WAN⾼速化

通信モニター

ネットワークサービス

多様なICT環境や多様なネットワークサービスなどの収容構成変更の自動化に伴うディプロイメントの迅速化、管理のシンプル化と

TCOの削減• ハイブリッド・クラウド環境の運営や利用の促進• ハイブリッド・ハイパーバイザー環境の運営や利用の促進• ビジネス環境の変化の速度に連係した、ICT環境の選択の自由



25

Unified SDN プラットフォームのもたらす意義

ネットワーク･サービスとの連携固有技術によるベンダーロックイン回避

様々なSDN技術の登場マルチ・ハイパーバイザー対応クラウド・コントローラー連動

Unified

データセンター事業者視点

• ハイブリッド・クラウド環境の運営や利用の促進• ハイブリッド・ハイパーバイザー環境の運営や利用の促進• ビジネス環境の変化の速度に連係した、ICT環境の選択の自由

SDN フレームワーク

データセンター利⽤者視点

• クラウド/データセンタービジネスの利用の促進• 利用者の巻き取り• 構成変更の自動化にともなうTCOの削減

• ビジネス環境の変化や速度に連係したICT環境の選択の自由の獲得

• 構成変更の自動化にともなうディプロイメントの迅速化



26

SDN VEの製品構成

SDN VE UnifiedController

OpenFlowController

OverlayController

OpenFlow エディション

VMware エディション

KVM エディション

必要に応じて機能を組み合わせることが可能

SDN VE OpenFlow Editionライセンス価格（税抜）

1スイッチ・ライセンス＋1年S&S ¥166,400

1スイッチ・ライセンス＋３年S&S ¥233,000

1スイッチ・ライセンス＋５年S&S ¥299,600

SDN VE KVM Editionライセンス価格（税抜）

1スイッチ・ライセンス＋1年S&S ¥96,900

1スイッチ・ライセンス＋３年S&S ¥135,900

1スイッチ・ライセンス＋５年S&S ¥174,900

製品価格 (ライセンス＋サポート＋サブスクリプション）

SDN VE VMware Editionライセンス価格（税抜）

1CPUソケット＋1年S&S ¥48,400

1CPUソケット＋３年S&S ¥67,800

1CPUソケット＋５年S&S ¥87,100※ 表⽰価格は税抜き価格です。



27

IBMによるSDN/OpenFlow戦略の骨格

IBM製品および戦略の特性

Agility & Optimization - リソースの迅速な最適化• 各種のネットワーキング機能を、適材適所で選択可能なフレームワークを提供し、ネットワーキングを動的かつ柔軟、かつ、迅速に再配置（最適化）可能なIT基盤の中核的サービスとして位置づけ、利用者に、ICT環境の選択の自由度を提供。

NaaS - サービスとしてのネットワーク機能の提供• アプリケーションや各種クラウド・ソリューションにたいし、ユニファイドインター

フェースを介して、オーケストレーション管理の一部としてネットワーク機能を提供し、エコシステムの実現をめざす。

Open - オープン性の堅持• ソリューションプロバイダーとして、特定のベンダーの機器や仕様に依

存しない中立性の堅持と、主要なコントローラなどとの相互接続性検証の推進。

• OpenDaylightなどのコミュニティー活動を通じての、SDNの技術と価値の普及発展、インターフェースの標準化などに積極的に貢献。



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Rack SwitchIBM System Networking製品ラインナップ

29

SoftwareEmbedded Switch

10/4

0Gb

10G

bC

onve

rged

G8316 (16 x 40Gb QSFP+ ports)

G8124E (24 x 10G SFP+)

G8264CS(36 x 10Gb SFP+ + 4 x 40Gb QSFP+ + 12 Omni port )

Virtual Fabric VMready VLAG CEE / FCoE

Virtual Fabric VMready (Qbg) vLAG OpenFlowCEE / FCoE

Virtual Fabric VMready VLAG

CEE / FCoE

Stacking

OpenFlow

Virtual Fabric VMready FCF / FCoE

G8052 (48 x 1G + 4 x 10G SFP+)

VMreadyvLAG OpenFlow

CN4093内部 14 x 10G、外部 2 x 10G、6 x Omni port内部 42 x 10G、外部 2 x 10G、2 x 40G、12 x Omni port ( FoD )

EN4093R内部 14 x 10G 外部）10 x 10G内部 42 x 10G,外部 14 x 10G , 2 x 40G QSFP+ ( FoD )

EN2092

VMready

Virtual Fabric VMready (Qbg) VLAG CEE / FCoE

Virtual Fabric VMready (Qbg) VLAG FCF/ CEE / FCoE

EN6131 (内部 4 x 40G ,外部 18 x 40G QSFP+)

OpenFlow

Easy Connect

Easy Connect

SI4093

CEE / FCoE ポート仮想分割

内部 14 x 1G 、外部 10 x 1G 内部 28 x 1G 、外部 20 x 1G 、4 x 10G ( FoD )

内部 14 x 10G 外部 10 x 10G内部 42 x 10G,外部 14 x 10G , 2 x 40G QSFP+ ( FoD )

40G

b

※上記 Rack Switch、Embedded Switchは代表的なものを記載しています。

IBM System Networking Switch Center

IBM ProgrammableNetwork Controller

IBM SDN forVirtual Environments

スイッチ統合管理ソフトウェア

オーバーレイ型ネットワーク仮想化ソリューション

OpenFlowコントローラー

G8264(48 x 10G SFP+ + 4 x 40G QFP+)

G8264T(48 x 10G RJ + 4 x 40G QSFP+)

Virtual Fabric VMready (Qbg) vLAG OpenFlowCEE / FCoE

1/10

Gb

L2 only

New

Update

G7028 (24 x 1G + 4 x 10G SFP+)



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IBM System Networking SDNと全体最適化